Holzgefasster Stift für Schreib-, Mal-, Zeichen- und Kosmetikzwecke

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen holzgefasster Stift für Schreib-, Mal-, Zeichen- und Kosmetikzwecke, von dessen der Handhabung dienenden Oberfläche Griffflächen oder Griffnoppen bildende erhabene Strukturen aus einem Kunststoffmaterial vorstehen, die in Form einer zunächst fließfähigen, sich später zu den erhabenen Strukturen verfestigenden, wenigstens einen Kunststoff enthaltenden Zubereitung aufgebracht sind. Bei einer ersten Variante ist die Zubereitung wasserfrei und enthält einen strahlungs-härtbaren Kunststoff. Bei einer zweiten Variante ist die Zubereitung ebenfalls wasserfrei, ihre Verfestigung basiert aber auf einer pysikalischen Trocknung. Sie enthält zu diesem Zweck neben einem Kunststoff ein organisches Lösungsmittel.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen holzgefassten Stift für Schreib-, Mal-, Zeichen- und Kosmetikzwecke. Solche Stifte weisen einen Schutzmantel auf, in dem zentral eine Mine gelagert ist. Unter dem Begriff Stifte sollen aber auch stiftförmige Halter für Minen verstanden werden. Holzgefasste Stifte weisen in der Regel eine durch Lacküberzug gebildete glatte Oberfläche auf. Das Festhalten des Stiftes ist daher mit einem größeren Kraftaufwand verbunden, was bei längerem Gebrauch ermüdet.

[0002] Aus EP 1 177 108 ist ein Stift der eingangs benannten Art bekannt, bei dem die zur Handhabung dienende Oberfläche Griffflächen oder Griffnoppen bildende erhabene Strukturen aus einem Kunststoffmaterial aufweist. Die Griffigkeit des Stiftes wird schon allein durch die Anwesenheit der erhabenen Strukturen erhöht. Eine weitere Verbesserung der Griffigkeit bzw. taktilen Eigenschaften kann durch Auswahl eines entsprechenden Kunststoffmaterials erreicht werden. Die erhabenen Strukturen sind bei dem bekannten Stift in Form einer zunächst fließfähigen Kunststoffmasse auf die Stiftoberfläche aufgebracht, wobei diese sich anschließend verfestigt oder verfestigbar ist. Der Hauptbestandteil der Kunststoffmasse ist eine wässrige, wasserfeste erhärtende Polymerdispersion oder eine Mischung solcher Dispersionen.

[0003] Aus JP-A-09/039467 sind Stifthülsen aus Kunststoff oder Metall bekannt, auf deren Oberfläche erhabene Strukturen auf die oben erwähnte Art und Weise aufgebracht sind. Bei der zunächst fließfähigen Kunststoffzubereitung handelt es sich um eine Mischung aus einem Polyurethanharz, Polyol und zumindest einem Härter für das Polyurethanharz. Die im Siebdruck auf die Stifthülse aufgebrachten Strukturen werden bei Temperaturen ausgehärtet, die oberhalb von 80°C liegen. Solche Temperaturen sind für lackierte Holzstifte, die außerdem oft empfindliche Minen enthalten, schädlich, so dass die aus der genannten Druckschrift bekannten Noppen nicht für holzgefasste Stifte anwendbar sind.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, einen holzgefassten Stift mit erhabenen Strukturen aus einem alternativen Material vorzuschlagen.

[0005] Diese Aufgabe wird sowohl nach Anspruch 1 als auch nach Anspruch 9 gelöst. Nach Anspruch 1 ist die aufgebrachte Zubereitung wasserfrei und enthält einen Strahlungs-, insbesondere einen UV-härtbaren Kunststoff, welcher nach Aushärtung die erhabenen Strukturen bildet. Nach Anspruch 9 ist die Zubereitung ebenfalls wasserfrei, enthält jedoch als Hauptbestandteil ein organisches Lösemittel und einen darin enthaltenen Kunststoff, wobei diese Mischung physikalisch abtrocknet, d. h. das Lösemittel verdampft und es bildet sich ein Film bzw. eine erhabene Struktur aus dem in der Zubereitung enthaltenen Kunststoff.

[0006] Ein wesentlicher Vorteil beider Stiftvarianten liegt in der Wasserfreiheit der Zubereitung begründet, die eine Vereinfachung der Herstellung mit sich bringt. Bei der Herstellung der aus der EP 1 177 108 B1 bekannten Stifte müssen diese nach dem Auftragen der wässrigen Polymerdispersion bis zu zwei Tage in Trockenräumen gelagert werden. Dementsprechend sind, um die laufende Produktion zweier Tage aufnehmen zu können, große Trockenräume erforderlich, was mit hohen Betriebskosten verbunden ist. Die lange Trockenzeit ergibt sich aus der langsamen Verdunstungsgeschwindigkeit des Wassers der wässrigen Kunststöffdispersionen. Diese kann auch durch Temperaturerhöhung nicht wesentlich verkürzt werden, da die Holzummantelung der Stifte und oft die darin enthaltene Mine dies nicht verträgt. Die Stiftumhüllung kann sich durch eine zu schnelle Wasserabgabe aus dem Holz verziehen oder verwinden. Holzummantelungen sind bekanntlich aus zwei längsverleimten Hälften hergestellt. Bei Anwendung hoher Temperaturen, beispielsweise wie bei JP-09/039467 A angeben, besteht die Gefahr, das sich die Verleimung löst. Bei einem Stift nach Anspruch 1 ist dagegen überhaupt kein separater Trockenraum mehr erforderlich. Die Stifte können nach dem Aufbringen der Kunststoffzubereitung an eine UV-Belichtungsstation übergeben werden, in der innerhalb von maximal weniger Sekunden eine Verfestigung der erhabenen Strukturen auf der Holzummantelung des Stiftes erfolgt. Bei einer lösungsmittelbasierten Kunststoffzubereitung ist die Trockenzeit wegen des höheren Dampfdruckes organischer Lösemittel gegenüber Wasser wesentlich verkürzt, so dass hier zur Trocknung der Stifte nach dem Aufbringen der Zubereitung Trockenräume mit geringerer Raumkapazität ausreichend sind.

[0007] Ein weiteres Problem bei der Herstellung von Stiften der in Rede stehenden Art ist die Handhabung der fließfähigen Kunststoffzubereitung bis zum Auftrag auf die Stiftoberfläche. Bei wässrigen Kunststoffdispersionen besteht die Gefahr, dass es durch Verdunstung von Wasser zu einer Verdickung der Zubereitung und damit zur Ablagerung eines Kunststofffilmes kommt. Wenn sich ein solcher Film im Bereich einer Düse oder beim Auftrag mit Hilfe des Siebdruckverfahrens am Sieb bildet, ist eine aufwändige Reinigung erforderlich, die einen Stillstand der Produktionsanlage bedingt. Besonders nachteilig ist dabei, dass die Polymerfilme mit Wasser nicht mehr auflösbar sind. Dies ist bei lösungsmittelbasierten Zubereitungen gem. Anspruch 9 anders. Falls hier an Werkzeugen und Vorrichtungen Ablagerungen entstehen, können diese mit dem Lösemittel auf einfache Weise wieder abgelöst werden. Bei Zubereitungen gem. Anspruch 1, bei denen die Filmbildung aufgrund einer UV-Härtung erfolgt, sind organische Lösungsmittel überhaupt nicht oder allenfalls in geringer Menge erfoderlich, so dass die Tendenz zur Bildung von verfestigten Ablagerungen reduziert oder gar nicht mehr vorhanden ist.

[0008] Beiden Stiftvarianten ist schließlich noch vorteilhaft, dass aufgrund der Wasserfreiheit eine Korrosion von Vorrichtungsbestandteilen, die mit einer Zubereitung an Berührung kommen, nicht zu befürchten ist.

[0009] Bei einer Zubereitung auf der Basis eines UV-härtbaren Kunststoffs ist es vorteilhaft, wenn die Zubereitung lösungsmittelfrei ist. Eine Erhöhung der Viskosität der Zubereitung während des Herstellungsverfahrens durch Verdunstung von Lösungsmittel ist dadurch ausgeschlossen. Eine Veränderung der Viskosität der Zubereitung während des Herstellungsprozesses kann dazu führen, das sich die Form der erzeugten erhabenen Strukturen mit zunehmender Viskosität der Zubereitung verändert. Vorteilhaft ist weiterhin, dass vor der UV-Härtung keine Trocknung erfolgen muss, um noch in den erhabenen Strukturen vorhandenes Lösungsmittel zu entfernen.

[0010] Eine bevorzugte Rahmenrezeptur für eine Zubereitung sieht vor, dass 40-98 Gew.% UV-härtbarer Kunststoff, 0,1-30 Gew.% Photoinitiator, 0-60 Gew.% Farbmittel, 0-60 Gew.% Füllstoffe, 0-10 Gew.% Additive und 0-40 Gew.% organische Lösungsmittel vorhanden sind. Besonders bevorzugt ist eine Zubereitung mit 70-80 Gew.% Acrylat-Oligomer, 4-12 Gew.% Acrylat-Monomer, 2-8 Gew.% Benzophenon, 5-12 Gew.% Co-Initiator, 1-2 Gew.% Verlaufs- und Gleitmittel, 0,5-1,5 Gew.% Entschäumer.

[0011] Eine gut geeignete UV-härtbare Zubereitung enthält wenigstens ein Acrylat-Derivat, wobei es sich hier um ein Monomer oder ein Oligomer oder um eine Mischung davon handeln kann. Als Oligomere werden vorteilhaft aromatische und aliphatische Epoxy-Acrylate, Polyester-Polyurethan-, Oligoether- und Amin-modifizierte Oligoether-Acrylate verwendet.

[0012] Bei einer physikalisch trocknenden Zubereitung auf Lösemittelbasis kommen eine Vielzahl von Kunststoffen in Frage, nämlich Polyester, Phenolharze, Harnstoffharze, Melaminharze, Polyterpenharze, Polyvinylalkohole, Polyvinylacetale, Polyvinylacetate, Polyvinyldispersionen, PVC, Polyvinylether, Polyvinylpropionate, Poly(meth)acrylate, Poly(meth)acrylat-Copolymerisate, Polystyrole, Polyolefine, Cumaron-Inden-Harze, Polyhydantoin-, Polyamidimid-, Naphthalin-, Formaldehyd- und Furanharze, Kohlenwasserstoffharze, aromaten-Formaldehydharze, Carbamidsäureharze, Sulfonamidharze, Chlorterphenylharze, Polyamidharze, Nitrocellulose, Celluloseacetate, Celluloseacetobutyrate, Celluloseacetopropionate, Ethylcellulose, Benzylcellulose, Carboxymethyl-, Carboxyethyl-, Methyl-, Hydroxypropylmethyl-, Ethylhydroxyethyl- und Hydroxyethylcellulose, Kautschuk und Kautschukderivate wie Chlorkautschuk, Naturkautschuk, depolymerisierter Naturkautschuk, Cyclisierter Kautschuk und Synthesekautschuk, Polyurethane und Epoxidharze. Ganz besonders geeignet sind jedoch Zubereitungen, die ein PVC-Copolymer und/oder Nitrocellulose enthalten. Eine geeignete Rahmenrezeptur für eine Zubereitung enthält 40-90 Gew.% organisches Lösungsmittel, 5-40 Gew.% Kunststoffanteil, 0-40 Gew.% Farbmittel, 0-50 Gew.% Füllstoffe, 0-20 Gew.% Wachse und 0-10 Gew.% Additive. Unter Additiven sind hier und bei den oben genannten Rezepturen übliche Hilfsstoffe wie Netzmittel, Entschäumer und dergleichen gemeint. Eine besonders geeignete Zubereitung enthält 40-45 Gew.% Butylacetat, 10-20 Gew.% Methoxypropylacetat, 2-8 Gew.% Glycolsäure-n-butylester, 20-30 Gew.% Nitrocellulose, 0,2-0,8 Gew.% Verdicker, 0,2-0,8 Gew.% Wachs, 0,4-0,12 Gew. % Entschäumer und Verlaufsmittel.

[0013] Sowohl bei einem Stift nach Anspruch 1 als auch bei einem solchen nach Anspruch 9 kann die Zubereitung einen Füllstoff enthalten, der vorzugsweise aus der Gruppe Kaolin, Talkum, Bariumsulfat, Titanweiß, Kalciumcarbonat und Glimmer ausgewählt ist. Durch Zusatz eines solchen Füllstoffes kann die Konsistenz der erhabenen Strukturen, die sich natürlich auch aus der Art des verwendeten Kunststoffes ergibt, in weiten Bereichen variiert werden. Zur Beeinflussung der taktilen Eigenschaften der Oberflächen der erhabenen Strukturen eignen sich in besonderer Weise Füllstoffe aus der Gruppe Aluminiumsilikat-Hohlkugeln, expandierte Hohlkugeln, Polyurethan-Soft feeling-Kügelchen, mikronisierte Kunststoffe wie Polypropylen oder PTFE-, und PA-Wachse.

[0014] Die Erfindung wird nun anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sowie anhand von Zusammensetzungsbeispielen für die Kunststoffmasse näher erläutert.

[0015] Fig. 1 zeigt einen Bleistift mit einer Holzummantelung 1 und einer Bleistiftmine 2. Der Stift weist eine hexagonale Umrissform auf. Von den einzelnen Hexagonflächen 3 stehen Noppen 4 im Wesentlichen in Radialrichtung hervor. Anstelle von Noppen können auch andere Strukturen auf die Stiftoberfläche aufgebracht sein, beispielsweise sich in Stiftlängsrichtung erstreckende leistenförmige, punktförmige oder beliebige andere Strukturen. Denkbar ist es auch, dass die erhabene Struktur sich ringförmig um den Stiftumfang herum erstreckt. Die erhabenen Strukturen bzw. Noppen können sowohl auf eine blanke bzw. ungefärbte Holzoberfläche als auch auf eine mit einem Lacküberzug versehene aufgebracht sein.
Im Folgenden werden nun einige beispielhafte Rezepturen für Kunststoffzubereitungen angegeben. Die Prozentangaben beziehen sich auf die Kunststoffmasse im fließfähigen, also noch nicht erhärteten Ausgangszustand. Alle Prozentangaben sind Gewichtsprozent, soweit nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1:

[0016] UV-vernetzbares System für transparente oder farblose Oberflächenstukturen für holzgefasste Stifte.

Acrylat-Oligomer (Ebecryl 600/35 OT)	76,5 %
Acrylat-Monomer (Ebecryl 40)	8 %
Benzophenon (Photoinitiator)	4 %
Reaktives tertiäres Amin (Co-Initiator)	8 %
Hydroxy-cyclohexyl-phenylketon(Co-Initiator)	1 %
Verlaufs- und Gleitmittel	1,5 %
Entschäumer	1 %

[0017] Die UV-härtbaren Acrylate Ebecryl 600/35 OT und Ebecryl 40 sind von der Firma UCB Chemie GmbH, 50170 Kerpen, DE erhältlich. Das eingesetzte tertiäre Amin wird beispielsweise von CIBA Spezialitätenchemie, 68632 Lampertheim, DE hergestellt. Nach der Applikation von Strukturen auf holzgefasste Stifte erfolgt zur Vernetzung eine Bestrahlung mit UV-Licht. Als Verlaufs- und Gleitmittel wird TEGO Glide 440 und als Entschäumer

[0018] TEGO Airex.900 eingesetzt, beides Produkte der TEGO Chemie Service GmbH, 45139 Essen, DE.

[0019] Die Applikation der Zubereitung auf einen holzummantelten Stift erfolgt im Siebdruck. Kurz nach dem Auftrag der Zubereitung wird der Stift einer UV-Bestrahlungs-Station zugeführt, wo nach UV-Bestrahlung praktisch eine sofortige Härtung eintritt. Neben UV kommt auch eine Bestrahlung mit Elektronen in Betracht. Ein Photoinitiator ist dabei nicht erforderlich.

Beispiel 2:

[0020] UV-vernetzbares System, lösemittelfrei, für schwarz gefärbte Oberflächenstrukturen.

Polyesteracrylat (Laromer LR 9004, BASF)	93,6 %
Pigmentpräparation (Schwarz 550920/N50, Coates Screen Inks)	3,4 %
alpha-Hydroxyketon-Photoinitiator (Darocure 1173, Ciba)	2,0 %
Acylphosphinoxid-Photoinitiator (Lucirin TPO, BASF)	1,0 %

[0021] Die Applikation auf einer Stiftummantelung sowie die Aushärtung erfolgt wie bei Beispiel 1.

Beispiel 3:

Lösungsmittelbasiertes System

[0022] 

Butylacetat (Lösungsmittel)	45%
Methoxypropylacetat (Lösungsmittel)	15%
Glycolsäure-n-Butyl-Ester (Lösungsmittel)	5 %
Nitrocellulose (Kunststoff)	24 %
Kalciumcarbonat (Füllstoff)	9 %
Verdicker, Aerosil 200, Degussa	0,5 %
Wachsadditiv	0,5 %
Entschäumer	0,8 %
Verlaufsmittel	0,2 %

[0023] Nitrocellulose ist z.B. in der Form von Chips von der Hagedorn AG, 49808 Lingen, DE, unter der Bezeichnung H-24, das Wachs von der Firma Lawter International Belgium, N.V. unter der Bezeichnung Polysperse E erhältlich. Als Entschäumer wird das von der Firma Bärlocher hergestellte Produkt "No air flüssig", als Verlaufsmittel Dow Corning 57 eingesetzt. Letzteres ist ein Produkt der Firma Dow Jones, 65201 Wiesbaden, DE. Die Zubereitung wird ebenfalls im Siebdruckverfahren aufgebracht. Anschließend werden die Stifte getrocknet, um den erhabenden Strukturen das Lösungsmittel zu entziehen.

Ansprüche

1. Holzgefasster Stift für Schreib-, Mal-, Zeichen- und Kosmetikzwecke, von dessen der Handhabung dienenden Oberfläche Griffflächen oder Griffnoppen bildende erhabene Strukturen aus einem Kunststoffmaterial vorstehen, die in Form einer zunächst fließfähigen, sich später zu den erhabenen Strukturen verfestigenden, wenigstens einen Kunststoff enthaltenden Zubereitung aufgebracht sind,
   gekennzeichnet durch
eine wasserfreie Zubereitung, die einen strahlungshärtbaren Kunststoff enthält.

2. Stift nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,
dass die Zubereitung lösungsmittelfrei ist.

3. Sift nach Anspruch 1 oder 2,
   dadurch gekennzeichnet,
dass die Zubereitung einen UV-härtbaren Kunststoff enthält.

4. Stift nach Anspruch 3,
   dadurch gekennzeichnet,
dass die Zubereitung als Photoinitiator Benzophenon und/oder ein Benzophenon-Derivat enthält.

5. Stift nach Anspruch 3 oder 4,
   dadurch gekennzeichnet,
dass in der Zubereitung ein die Wirkung des Photoinitiators verstärkender Co-Initiator vorhanden ist.

6. Stift nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
   gekennzeichnet durch
eine Zubereitung mit folgender Rahmenrezeptur (Gew. %):

UV-härtbarer Kunststoff	40 - 98 %
Organisches Lösungsmittel	0 - 40 %
Photoinitiator	0,1 - 30 %
Farbmittel	0 - 60 %
Füllstoffe	0 - 60 %
Additive	0 - 10 %

7. Stift nach Anspruch 6,
   dadurch gekennzeichnet,
dass die Zubereitung ein Acrylat-Monomer und/oder ein Acrylat-Oligomer enthält, wobei letzteres ausgewählt ist aus der Gruppe aromatische und aliphatische Epoxidharze, Polyester-, Polyurethan-, Oligoether- , Amin-modifizierte Oligoether und Polyol-Acrylate.

8. Stift nach Anspruch 7,
   gekennzeichnet durch
folgende Zusammensetzung (Gew. %):

Acrylat- Oligomer	70 - 80 %
Acrylat- Monomer	4 - 12 %
Benzophenon	2 - 8 %
Co-Initiator	5 - 12 %
Verlaufs- und Gleitmittel	1 - 2 %
Entschäumer	0,5 - 1,5 %

9. Holzgefasster Stift für Schreib-, Mal-, Zeichen- und Kosmetikzwecke, von dessen der Handhabung dienender Oberfläche Griffflächen oder Griffnoppen bildende erhabene Strukturen aus einem Kunststoffmaterial vorstehen, die in Form einer zunächst fließfähigen, sich später zu den erhabenen Strukturen verfestigenden, wenigstens einen Kunststoff enthaltenden Zubereitung aufgebracht sind,
   gekennzeichnet durch
eine wasserfreie, physikalisch trocknende, als Hauptbestandteile ein organisches Lösemittel und einen Kunststoff enthaltende Zubereitung.

10. Stift nach Anspruch 9,
   dadurch gekennzeichnet,
dass die Zubereitung wenigstens einen Kunststoff enthält, der aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist:

Polyester, Phenolharze, Harnstoffharze, Melaminharze, Polyterpenharze, Polyvinylalkohole, Polyvinylacetale, Polyvinylacetate, Polyvinyl-Dispersionen, PVC, Polyvinylether, Polyvinylpropionate, Poly(meth)acrylate, Poly(meth)acrylat-Copolymerisate, Polystyrole, Polyolefine, Cumaron-Inden-Harze, Polyhydantoin-, Polyamidimid-, Naphthalin-, Formaldehyd- und Furanharze, Kohlenwasserstoffharze, aromaten-Formaldehydharze, Carbamidsäureharze, Sulfonamidharze, Chlorterphenylharze, Polyamidharze, Nitrocellulose, Celluloseacetate, Celluloseacetobutyrate, Celluloseacetopropionate, Ethylcellulose, Benzylcellulose, Carboxymethyl-, Carboxyethyl-, Methyl-, Hydroxypropylmethyl-, Ethylhydroxyethyl- und Hydroxyethylcellulose, Kautschuk und Kautschukderivate wie Chlorkautschuk, Naturkautschuk, depolymerisierter Naturkautschuk, cyclisierter Kautschuk und Synthesekautschuk, Polyurethane, Epoxidharze.

11. Stift nach Anspruch 11,
   gekennzeichnet durch
eine Zubereitung, die ein PVC-Copolymer und/oder Nitrocellulose enthält.

12. Stift nach Anspruch 9, 10 oder 11,
   gekennzeichnet durch
eine Zubereitung mit folgender Rahmenrezeptur (Gew. %):

Organisches Lösungsmittel	40 - 90 %
Kunststoffanteil	5 - 40 %
Farbmittel	0 - 40 %
Füllstoffe	0 - 50 %
Wachse	0 - 20 %
Additive	0 - 10 %

13. Stift nach Anspruch 12,
   gekennzeichnet durch
eine Zubereitung folgender Zusammensetzung (Gew. %):

Butylacetat	40 - 45 %
Methoxypropylacetat	10 - 20 %
Glycolsäure-n-Butylester	2 - 8 %
Nitrocellulose	20 - 30 %
Füllstoff	5 - 15 %
Verdicker	0,2 - 0,8 %
Wachs	0,2 - 0,8 %
Entschäumer	0,4 - 0,12 %
Verlaufsmittel	0,1 - 0,3 %

14. Stift nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
   gekennzeichnet durch
eine Zubereitung, die wenigstens einen Füllstoff aus der Gruppe Kaolin, Talkum, Bariumsulfat, Titanweiß, Calciumcarbonat und Glimmer enthält.

15. Stift nach einem der Ansprüche 1 bis 14
   gekennzeichnet durch
eine Zubereitung, die wenigstens einen Füllstoff aus der Gruppe Aluminiumsilikat-Hohlkugeln, expandierte Hohlkugeln, PU-Softfeeling-Kügelchen, mikronisierte Kunststoffe wie Polypropylen oder PTFE, und PE-Wachse enthält.

16. Stift nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
   dadurch gekennzeichnet,
dass die erhabenen Strukturen im Siebdruckverfahren aufgebracht sind.

Zeichnung